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Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
Die zwölf Elementarteilchen des Standardmodells der Teilchenphysik verteilen sich auf drei
Generationen (li.). Bei drei der vier Grundkräfte sind die Teilchen, die sie vermitteln,
experimentell nachgewiesen (re.).
Diese vier Teilchen bilden die 1. Generation von Elementarteilchen. Zwei weitere Generationen
mit ebenfalls je vier Elementarteilchen existierten früher, als das Universum noch heißer und
dichter war. Heute entstehen sie nur noch kurzzeitig in Beschleunigerexperimenten - oder
dort, wo extrem energiereiche kosmische Strahlung die Moleküle unserer Atmosphäre trifft.
Die drei Generationen umfassen alle zwölf elementaren Materiebausteine des
Standardmodells der Teilchenphysik. Für die „Steckverbindungen" zwischen ihnen sorgen drei
der vier heute bekannten Grundkräfte. Nach den Vorstellungen der Quantenphysik vermitteln
virtuelle Austauschteilchen diese Kräfte - wie hin und her fliegende Ping-Pong-Bälle. Das nur
über kurze Reichweiten wirksame Gluon trägt dabei die starke Kraft. Es hält die Quarks in den
Protonen und Neutronen zusammen: Nur extrem energiereiche Bedingungen, wie direkt nach
dem Urknall, können sie befreien. Die starke Kraft wirkt der Abstoßung der elektrisch positiv
geladenen Protonen entgegen. Träger dieser zweitstärksten, elektromagnetischen Kraft sind
Photonen. Die dritte ist die schwache Kraft. Sie sorgt dafür, dass etwa beim radioaktiven beta-
Zerfall aus Neutronen Protonen werden - oder umgekehrt. Ihre Austauschteilchen heißen W-
und Z-Boson.
Nur die Gravitation entzieht sich bislang einer Beschreibung mit Quanten.
Sie ist unglaubliche 10 40 -mal schwächer als die starke Kraft. Trotzdem dominiert sie über
kosmische Distanzen hinweg. Theoretische Physiker ringen seit Jahrzehnten darum, eine
Theorie für das Größte mit der Theorie für das Kleinste, der Quantentheorie, zu vereinigen.
Dazu gibt es heute verschiedene Ansätze, vor allem die Stringtheorie und die Schleifen-
Quantengravitation.
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